Data-driven machine-learning weather models now rival, and in some respects surpass, operational numerical weather prediction (NWP), yet no single model dominates across variables, pressure levels, lead times, or regions, and the marginal returns from developing ever-larger individual models are diminishing. We present TaiJi (after the Chinese concept of yin-yang harmony, the complementarity of opposites), a spatiotemporal adaptive ensemble framework that recasts optimal model-weight combination as a learned prediction problem: a lightweight convolutional neural network, conditioned on the recent atmospheric state, predicts at every grid point and lead time a set of affine combination weights and an additive residual for the constituent forecasts. The combiner is trained end-to-end over Pangu-Weather, GraphCast, FuXi, IFS-HRES, and the IFS-ENS ensemble mean, an explicitly hybrid set of ML and NWP constituents, on two consumer-grade RTX 4090 GPUs in about 8 hours, at least an order of magnitude below the training cost of any of its ML constituents. Under the WeatherBench 2 protocol (2020 test year), TaiJi outperforms the strongest baseline in nearly every combination of the eight core variables, lead times of up to 10 days and two skill metrics (RMSE and ACC), and this advantage extends to heavy-precipitation extremes. We further show that the learned weights vary coherently with latitude, season and lead time rather than following a single fixed rule. TaiJi thus offers a computationally inexpensive route to improving global forecast skill that builds on, rather than replaces, the substantial investment already made in existing forecast models.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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